Question

8．如圖1所示，為驗證牛頓第二定律的實驗裝置圖，圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源．

（1）請完成下列實驗步驟：
①欲將小桶和細沙的總重力mg作為小車的合外力，需先平衡小車所受的阻力，具體操作是：取下（選填“取下”和“掛上”）小桶，調整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到打點計時器打出一系列等間距的點．
②按住小車，在小桶中加入細沙，在小車中加砝碼（砝碼上已標出質量大小）．
③先通打點計時器電源，后釋放小車，（以上兩空選填“接通打點計時器電源”和“釋放小車”），獲得帶有點列的紙帶，在紙帶上標出小車和其中砝碼的總質量M．
④采用控制變量法，先探究加速度與質量的關系，具體操作是：
按住小車，改變小車中砝碼的質量，重復步驟③．
…
（2）圖2是小麗同學在正確操作下獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D、E每相鄰兩點之間還有4個點沒有標出．已測得AB=1.21cm，BC=1.83cm，CD=2.41cm．
①請由圖2讀出DE長度：DE=3.00cm．
②根據以上數據，計算出小車的加速度大小為a=0.59m/s²，打下C點時，小車的瞬時速度大小為v=0.21m/s（計算結果保留兩位有效數字）
 （3）圖3是小麗同學實驗中作出的幾個圖線，若她操作完全正確，則能達到本次實驗目的且符合事實的是BC圖．

Answer 1

分析 （1）為了保證在改變小車中砝碼的質量時，小車所受的拉力近似不變，小吊盤和盤中物塊的質量之和應該遠小于小車和砝碼的總質量；因打點時間相同，則可根據打點間隔是否相等，來確定是否平衡；
（2）根據平均速度可求得瞬時速度，根據逐差法可求得加速度；再根據表達式可分析圖象；

解答 解：（1）①平衡摩擦力的標準為小車可以勻速運動，故應先取下小桶；用手輕撥小車使小車做勻速運動；打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻．
③為保證小車由靜止開始運動打點，故應先開電源后釋放小車；
④為了探究小力加速度和質量關系，應改變小車的質量，即改變小車中的砝碼；
（2）①由刻度尺的讀數方法可知，DE的長度為3.00cm；
②由逐差法可知，a=$\frac{△x}{△t}$=$\frac{（3.00+2.41）-（1.21+1.83）}{4×0.01}×1{0}^{-2}$=0.59m/s²；
C點的速度v_c=$\frac{（1.83+2.41）×1{0}^{-2}}{2×0.1}$=0.21m/s；
（3）由牛頓第二定律可知：a=$\frac{mg}{M}$；故說明當m一定時a與M成反比；M一定是a與m成正比；故BC能正確反應之間的規(guī)律；A由于是雙曲線，對于實驗來說，很難得出正確結論；故選：BC；
故答案為：（1）①取下；等間距；③接通打點計時器電源，釋放小車；
④小車中砝碼；
（2）①3.00cm；②0.59；0.21；
（3）BC．

點評 本實驗采用控制變量法進行研究，在實驗中抓住兩個認為：1、認為繩子的拉力等于小車的合力，（前提需平衡摩擦力）2、認為鉤碼的總重力等于繩子的拉力，（前提是小車的質量遠大于鉤碼的質量）．